變電站設備狀態監測系統研究

武曉強?李建軍?柴?琳

國網河南省電力公司偃師市供電公司

變電站設備狀態監測系統研究

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變電站是實現電能集中分配與電壓電流變換的場所，在輸配電系統中具有極其重要的地位。因此當變電站發生故障時，需要相關運行人員快速準確地定位故障區域，識別真正的故障元件并將其隔離，從而快速恢復非故障區域的正常運行。基于此，本文將著重分析探討變電站設備狀態監測系統，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

變電站；設備；狀態監測

1、變電站設備狀態監測系統

1.1 硬件系統

在紅外測量單元中，設備的運行狀態會發射相應的能量，經過系統的收集和處理分析后，會將紅外輻射信息輸送到探測器中，之后通過轉換器轉換成為電信號，輸送到處理器中，同時經過系統的放大、補償以及線性化處理后，將信息傳送到中央處理器。

激光系統具有集中性，可以運用紅外探測器測量遠距離的目標，在測量的過程中，可以精確的定位中心點，通過前置放大器、濾波器、積分器以及線性化電路來實現對信號的處理，將激光輻射信號轉化成為電信號。

中央處理器是系統的核心組成部分，微處理器的運用中，主要采用PC/104模塊，具有體積小、功能強以及功率低等特點，顯示器采用真彩平板，具有較高的使用性能。通過硬件系統，可以實現對數據的收集和存儲。

1.2 軟件系統

在軟件系統的設計中，主要包括記錄和診斷系統，記錄系統是于處理器進行通信的系統，可以實現對數據的收集和存儲，將相關數據輸送到數據庫中。專家系統是對數據的分析和推理，制定出診斷功能，從而制定科學的維修計劃。

專家系統主要由知識庫和規則庫組成，其結構形式由BNF表示，規則庫是通過故障樹的方式來進行表示，可以表達相關領域知識。

數據庫主要包括動態和靜態兩個數據庫組成部分，動態數據庫是用來診斷的信息，靜態數據庫是專家推理信息，通過兩個數據庫的結合，可以實現對設備運行狀態的動態監控。

在軟件設計中，專家軟件時通過混合推理的方式來進行診斷，其主要包括在線診斷及離線診斷兩種形式，在線診斷方式是通過實時數據時間處理分析，最終實現對故障的診斷，離線診斷方式是利用人機接口，實現對故障的診斷。在系統的設計中，硬件系統與軟件系統是系統的重要組成部分，兩者共同構成了系統的監測與診斷功能。

2、智能變電站設備狀態監測

2.1 智能變電站狀態監測由站控層設備、間隔層設備、過程層設備組成。過程層設備負責直接采集一次設備運行狀態信息，主要由各種傳感器設備組成；間隔層設備負責按間隔對設備匯集過程層設備采集的狀態信息并做初步診斷分析，將采集數據及診斷結果按變電站設備在線監測II借口規范組織并上傳至站控層設備，主要包含各種一次設備智能組件和監測IED；站控層設備負責匯集全站在線監測數據及初步診斷結果，對站內各一次設備運行狀態進行綜合診斷分析，給出檢修建議，并對監測數據及分析結果進行機組展示和歷史數據保存，供遠方主站調用。目前廣泛采用的在線監測技術主要有：變壓器油中溶解氣體監測；變壓器特高頻局部放電監測；變壓器鐵芯接地電流監測；GIS特高頻局部放電監測；金屬氧化物避雷器絕緣監測；斷路器機械特性監測；SF6微水密度監測。

2.2 狀態監測綜合應用服務器對外提供統一的基于IEC61850的通信接口，對各種在線監測裝置進行數據采集、處理、分析、保存和診斷，并將信息上送到調度。綜合應用服務器軟件主要功能包括使用IEC61850介入各類監測數據；對變壓器的監測數據，如氣體含量、局部放電、套管介質損耗、鐵芯電流等進行綜合狀態診斷；電流互感器、電壓互感器等設備的絕緣診斷；根據監測的泄露電流，阻性電流等進行狀態診斷；對監測到的開斷電流、分合閘線圈電流、行程等進行狀態診斷；提供各類數據查看、分析、診斷等。在新一代智能變電站中，綜合服務器除對一次設備進行在線監測數據接收和處理外，還要接收過程層二次設備監測數據，通過SNMP接收過程層網絡交換機的網絡狀態信息，通過動態記錄裝置接收保護裝置的狀態診斷結果等。

3、變電設備故障診斷技術

變電設備的故障診斷為電力系統維護人員提供了決策參考。但是，在工程實際應用中，由于存在編碼不全、編碼邊界太絕對等不足，在沒有專家經驗保駕護航時，常常會出現失誤。目前，出現了多種以人工智能技術為基礎的變電設備故障診斷方法，比如專家系統、神經網絡、模糊數學、決策樹、范例推理、聚類分析、粗糙集理論、支持向量機、灰色系統理論和克隆選擇算法等，以彌補傳統診斷方法的不足。其中，專家系統可以充分利用專家學者的經驗進行邏輯推理。這些技術的出現較好地彌補了傳統診斷方法的不足，提高了診斷結果的準確性。

變電設備狀態監測與診斷技術的前提就是在線監測技術。變電設備狀態檢修在我國的提出時間比較晚，相關研究應用也沒有歐美國家成熟，但越來越多的學者、專家開始關注和研究此類課題。一些國內大型發電廠也已經比較全面地安裝了成套先進的傳感器裝置，并結合計算機網絡組成了一定規模的狀態監測系統。目前，該設備已經達到了先進水平。近幾年，智能變電站的出現也為將來變電設備狀態監測與診斷提供了一些新的視角和思路。這表明了狀態檢修的發展方向。本文對此課題的探討也是基于目前現狀的分析，在今后的工作中，勢必還要對相關內容進行創新，進而不斷提高其服務水平。

4、結語

總而言之，隨著我國改革開放步伐逐漸加大，電力行業的快速進步促進了電網規模的增大，各地區電網的聯系更加密切。隨著電網規模不斷擴大、結構愈加復雜、區域間互聯愈加緊密，變電站故障處理對變電站狀態監測提出了更髙的要求。這就使變電站的設各故障對輸配電系統造成很大影響，甚至導致嚴重事故，在以后的實際工作中必須對其實現進一步研究探討。

[1]張金江，郭創新，曹一家，孫旻，辛建波，錢維忠，楊健.變電站設備狀態監測系統及其IEC模型協調[J].電力系統自動化，2009，20：67-72.

[2]劉建鋒.基于虛擬儀器和IEC61850標準的變電站設備在線監測系統的研究[D].華中科技大學，2008.